JP2020049540A - チルベント及び金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な材料を用いながら、溶損を抑制でき、かつ冷却性能に優れたチルベントを提供する。【解決手段】チルベント５０は、固定ブロック５１及び可動ブロック５２を備える。固定ブロック５１及び可動ブロック５２は、鉄鋼により形成された鉄鋼形成部分と、純銅により形成された銅形成部分とをそれぞれ有する。チルベント５０は、型閉め状態において固定ブロック５１と可動ブロック５２との間に形成され、金型のキャビティ内のガスを外部へ排出するガス抜き通路２２を備える。ガス抜き通路２２の通路面は、固定ブロック５１及び可動ブロック５２の互いの対向面に形成され、かつガスの流れ方向に山部と谷部とが交互に複数並べて配置された凹凸部７０、９４を有する。凹凸部７０、９４のうち、ガスの流れ方向の最上流部には鉄鋼形成部分が配置され、最上流部よりも下流側には銅形成部分が配置されている。【選択図】図４

Description

本発明は、チルベント及び金型装置に関する。

金属の鋳造方法としてダイカスト鋳造が知られている。ダイカスト鋳造では、固定型と可動型とを備える金型装置を用いて製品が製造される。この種の金型装置では、固定型と可動型とが型閉め状態とされることにより、それら一対の鋳型の間にキャビティが形成される。このキャビティには、湯口や湯道を通じて溶湯が導入され、その導入された溶湯がキャビティにて固化することにより成形品が得られる。

ダイカスト鋳造時にキャビティ内にガスが残留していると、製品の内部に鋳巣が発生したり成形の精度が低下したりすることによって製品歩留まりが低下することが懸念される。そこで従来、金型装置ではキャビティの下流側に、ガス抜き装置として、蛇行形状のガス抜き通路を内部に有するチルベントを配置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。チルベントを備える金型装置では、チルベントによりキャビティ内のガスを排出するとともに、溶湯を速やかに冷却することによりキャビティからの溶湯の噴出（フラッシュ）を抑制するようにしている。特許文献１には、熱伝導率が高く、かつ高硬度な材料であるベリリウム銅により形成されたチルベントが開示されている。

しかしながら、ベリリウム銅は高価な材料であるため、ベリリウム銅を用いるとチルベントが高価となり、金型装置への適用が制限されたり製品価格が高騰したりすることが懸念される。

こうした不都合に対し、ベリリウム銅よりも安価であって熱伝導率が高い純銅を用いてチルベントを製造することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２には、チルベントのうち、溶湯に接触するガス抜き通路の通路面全体を純銅により形成し、ガス抜き通路とは反対側であって、金型に接触する部分に鉄板を設けたチルベントが開示されている。この特許文献２に記載のチルベントによれば、純銅により冷却性能を高くできるとともに、銅の背面を鉄板で構成することにより強度を持たせることができるとされている。

特許第３４２３８７３号公報 特許第４４５６０１４号公報

ガス抜き通路には、キャビティに高速充填された溶湯が高速で入り込む。ここで、純銅は、熱伝導率が高く冷却性能に優れているものの、硬さが十分でなく、機械的強度の点で劣る。このため、特許文献２のように、ガス抜き通路の通路面全体を銅により形成した場合、高速かつ高温の溶湯がガス抜き通路の通路面に勢いよく衝突することによって、通路面が溶湯により浸食されて減耗しやすくなる（溶損しやすくなる）おそれがある。この場合、チルベントの製品寿命が低下することが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な材料を用いながら、溶損を抑制でき、かつ冷却性能に優れたチルベント及び当該チルベントを備える金型装置を提供することを主たる目的とする。

第１の構成は、第１ブロック及び第２ブロックを備え、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが並設されて組み合わされた型閉め状態から、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが離間された型開き状態へ動作可能なチルベントである。この第１の構成において、前記第１ブロック及び前記第２ブロックは、鉄鋼により形成された鉄鋼形成部分と、純銅により形成された銅形成部分とをそれぞれ有し、前記型閉め状態において前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間に形成され、金型のキャビティと外部とを連通して前記キャビティ内のガスを外部へ排出するガス通路部を備え、前記ガス通路部の通路面は、前記第１ブロック及び前記第２ブロックの互いの対向面において前記ガスの流れ方向に沿って山部と谷部とが交互に複数並べて配置された凹凸部を有し、前記凹凸部のうち、前記流れ方向の最上流部に前記鉄鋼形成部分が配置され、前記最上流部よりも下流側に前記銅形成部分が配置されている。

上記第１の構成においては、ガス通路部に設けた凹凸部のうち最上流部を、硬度が高い材料である鉄鋼により形成し、最上流部よりも下流側に、比較的安価でありながら熱伝導率が高い材料である純銅により形成した部分を配置した。この構成によれば、凹凸部のうち、キャビティからの高温かつ高速の溶湯が直接的に勢いよく通路面に当たる入口部分については硬度が高い鉄鋼により形成することによって、キャビティから導入される溶湯の温度低下を促しつつ、高温かつ高速の溶湯によるガス通路部の溶損を抑制することができる。また、入口部分よりも下流側に銅形成部分を配置することによって、鉄鋼形成部分を通過し、温度及び流速がある程度低下した溶湯を銅形成部分によって急速に冷却することができる。これにより、金型装置から溶湯が噴出することを抑制できる。すなわち、上記第１の構成によれば、安価な材料を用いながら、溶損を抑制でき、かつ冷却性能に優れたチルベントとすることができる。

第２の構成は、上記第１の構成において、前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうち一方のブロックに形成され、かつ前記ガス通路部に前記キャビティからの溶湯が導入されて固化することにより形成された固化物を前記型開き状態において前記一方のブロックから他方のブロックに向けて押し出す押出しピンが挿通される挿通孔を備え、前記挿通孔は、前記一方のブロックの内部に、前記他方のブロックとは反対側から前記ガス通路部に通じるように形成されており、前記挿通孔として、前記銅形成部分に孔の少なくとも一部が配置された下流側挿通孔を有し、前記下流側挿通孔の内周部に、鉄鋼により形成された筒体が配置されている。

純銅は、比較的安価でありながら熱伝導率が高い点で優れている一方、機械的強度が十分に高くないという不都合がある。そのため、チルベントにおいて、ガス通路部の溶湯の固化物を取り除くための押出しピンを挿通する挿通孔を銅形成部分に配置した場合、挿通孔におけるガス通路部側の開口部の溶損が進行しやすいことが懸念される。また、挿通孔の内部において押出しピンを繰り返し摺動させることにより、挿通孔の内周面の損傷や劣化が促進されやすいことも懸念される。こうした点に対し、上記第２の構成によれば、下流側挿通孔には、その内周部に鉄鋼により形成された筒体を配置する構成としたため、凹凸部の一部を銅形成部分とした場合にも、その銅形成部分での損傷や劣化を抑制することができ、耐久性を確保できる。

第３の構成は、上記第１又は第２の構成において、前記凹凸部における前記鉄鋼形成部分と前記銅形成部分との境界が、前記凹凸部のうち前記谷部の位置に配置されている。

鉄鋼形成部分と銅形成部分との境界を山部に配置した場合、構造的に比較的脆弱な山部に境界が配置されることにより、境界部分の強度が低くなることが懸念される。この場合、鉄鋼形成部分と銅形成部分との境界部分において溶損が進行しやすく、製品寿命が低下しやすいことが懸念される。これに対し、上記第３の構成のように、鉄鋼形成部分と銅形成部分との境界を、凹凸部のうち谷部の位置に配置することにより、溶湯の流れ方向において凹凸部を異なる材料で形成した場合にも、凹凸部の強度の低下を十分に抑制することができる。

第４の構成は、上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記鉄鋼形成部分は、前記対向面のうち前記流れ方向の下流部分が、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが向き合う側とは反対側に凹む凹部を有するブロック状の鉄鋼からなるベース部材により形成され、前記銅形成部分は、厚みが前記凹部の深さと同じである銅板により形成され、前記第１ブロック及び前記第２ブロックのそれぞれは、前記銅板が前記凹部に配置されて前記ベース部材と前記銅板とが一体化されることにより形成されている。

上記第４の構成によれば、銅板の一方の板面が溶湯に接触するようにしつつ、銅板の他方の板面側には、鉄鋼により形成された部材を配置することにより、銅板によって溶湯の冷却を促進させつつ、チルベントの強度を十分に確保することができる。また、金型装置への取付けは、銅板ではなく、銅板に対しガス通路部とは反対側に配置された鉄鋼形成部分を利用して行うことができるため、例えばチルベントのメンテナンス時や交換時に、硬度の低い銅板と取付け具（ネジ等）とが干渉するのを避けることができる。

第５の構成は、上記第１〜第４のいずれかの構成のチルベントと、前記型閉め状態において前記キャビティが形成される金型と、を備え、前記キャビティの下流側に前記チルベントが配置されている。上記第５の構成によれば、上記第１〜第４のいずれかの構成のチルベントを備えることにより、上記第１の構成と同様の効果を得ることができる。

ダイカスト装置を示す断面図。 固定ブロック及び可動ブロックの構成を示す。（ａ）は、固定ブロックの型合わせ面を可動ブロック側から見た平面図、（ｂ）は、可動ブロックの型合わせ面を固定ブロック側から見た平面図である。 固定ブロック及び可動ブロックの構成を示す。（ａ）は、図２（ａ）に示す固定ブロックのＡ−Ａ断面図、（ｂ）は、図２（ｂ）に示す可動ブロックのＢ−Ｂ断面図である。 チルベントの凹凸部及び押出しピンの構成を示す拡大断面図。 他の実施形態における可動ブロックを示す断面図。

以下、チルベント及び金型装置の実施形態について説明する。本実施形態では、固定型と可動型とを有するダイカスト装置として金型装置を具体化している。本実施形態のダイカスト装置は、アルミニウム製の鋳造製品を製造する際に使用される。

図１に示すように、ダイカスト装置１０は、金型として固定型１１及び可動型１２を備える。可動型１２は、固定型１１に対して接近及び離間する方向に移動可能に設けられている。固定型１１と可動型１２とが一体的に組み合わせられて型閉め状態となることにより、固定型１１と可動型１２との間に、溶湯が注入されて製品が鋳造されるキャビティ１３が形成される。なお、図１には、型閉め状態にあるダイカスト装置１０を示している。以下では、特に説明がない場合、型閉め状態のダイカスト装置１０の構成をいう。

固定型１１は、鋼製のブロック体よりなり、ダイカスト装置１０の取付部（図示略）に取り付けられている。固定型１１において可動型１２側を向く部分には、固定型１１側に凹んだ収容凹部１４が形成されている。固定型１１には、キャビティ１３にアルミニウムの溶湯を注入するための湯口１５が設けられており、湯口１５にスリーブ１６が接続されている。型閉め状態においてスリーブ１６から溶湯が押し出されると、溶湯が湯口１５を通じてキャビティ１３へ導かれる。

可動型１２は、鋼製のブロック体よりなり、ダイカスト装置１０の取付部（図示略）に取り付けられている。この取付部の駆動により、可動型１２は、固定型１１に対して接近及び離間する方向（以下、「型開閉方向」という。）に移動可能である。可動型１２が固定型１１から離間する側へ移動することにより、ダイカスト装置１０が型開き状態となる。また、型開き状態において、可動型１２が固定型１１に接近する側へ移動することにより、ダイカスト装置１０が型閉め状態となる。

可動型１２には、キャビティ１３にアルミニウムの溶湯を注入するための湯道１７が形成されている。湯道１７には湯口１５から溶湯が導かれ、その導かれた溶湯が湯道１７よりキャビティ１３に注入される。

可動型１２において固定型１１を向いた面には、固定型１１側に凸となる隆起部１８が形成されている。可動型１２における隆起部１８の周辺部分と、固定型１１における収容凹部１４の周辺部分とが当接することにより、隆起部１８と収容凹部１４とが隙間１９を隔てて対向するように形成されている。この隙間１９（すなわち、キャビティ１３）にスリーブ１６からの溶湯が注入されて、溶湯が固化することにより成形品が製造される。

可動型１２には、キャビティ１３で溶湯が固化して成形された製品をダイカスト装置１０から取り出すための押出し機構２８が設けられている。押出し機構２８は、押出板２６と、押出しピン２７とを備える。押出板２６は、可動型１２において固定型１１側とは反対側に配置されており、押出しピン２７が複数取り付けられている。各押出しピン２７は、押出板２６から固定型１１側へ向けて延びている。押出板２６は、図示しない駆動装置に連結されており、駆動装置の駆動により固定型１１及び可動型１２の並び方向、すなわち型開閉方向と同方向に移動可能になっている。型開き状態において押出しピン２７が固定型１１に向かう方向に移動されると、押出しピン２７が隆起部１８の周縁に向けて突き出され、成形品が押し出される。これにより、ダイカスト装置１０から製品が取り出される。

可動型１２において固定型１１を向いた面には、キャビティ１３から外部に向けて延びる溝部（図示略）が形成されている。溝部は、キャビティ１３から可動型１２の外縁部に向けて直線状に延びている。この溝部により、型閉め状態において可動型１２と固定型１１との間に、外部に連通される隙間２１が形成される。ダイカスト装置１０では、キャビティ１３内のガスが隙間２１を通って、ダイカスト装置１０の外縁部に設けられた開口部から外部に排出される。

ダイカスト装置１０には、隙間２１からのガスの出口部分に、溶湯噴出（フラッシュ）を抑制しつつガス抜きを行うためのガス抜き装置としてチルベント５０が配置されている。以下、チルベント５０の構成について図１〜図４を用いて説明する。

なお、以下のチルベント５０の説明では、便宜上、ダイカスト装置１０にチルベント５０を取り付けた状態を基準にして上方向及び下方向を規定している。すなわち、溶湯の流れ方向が「上下方向」、溶湯の流れ方向の上流側が「下側」、溶湯の流れ方向の下流側が「上側」にそれぞれ対応している。図２及び図３中に示すＦは下側を表し、Ｂは上側を表す。

チルベント５０は、２個の金属製のブロック体を有し、これらブロック体が組み合わされてなる（図１参照）。チルベント５０は、当該ブロック体として、固定ブロック５１と、可動ブロック５２とを備える。なお、固定ブロック５１及び可動ブロック５２が、それぞれ「第１ブロック」及び「第２ブロック」に相当する。

固定ブロック５１は、固定型１１に形成されたチルベント用の収容溝２４に嵌まった状態で固定されている。可動ブロック５２は、可動型１２に形成されたチルベント用の収容溝２５に嵌まった状態で固定されている。可動ブロック５２は、固定型１１に対する可動型１２の移動に伴い、固定ブロック５１に対して接近又は離間する方向に移動可能になっている。固定型１１及び可動型１２が一体的に組み合わされてキャビティ１３が形成されている状態では、固定ブロック５１及び可動ブロック５２についても一体的に組み合わされて型閉め状態とされる（図１参照）。

型閉め状態において、固定ブロック５１と可動ブロック５２との間には隙間５３が形成されている。隙間５３は、その下端部が、可動型１２と固定型１１との間に形成される隙間２１に繋がっている。隙間５３の上端部は外部に繋がっている。隙間５３の下端部は、可動型１２と固定型１１との間に形成される隙間２１の直線部分に繋がっている。これらの隙間２１、５３によって、ダイカスト装置１０内にキャビティ１３と外部とを連通するガス抜き通路２２が形成されている。

図３（ａ）に示すように、固定ブロック５１は、ベース部材５４と、銅板５５とを備えている。ベース部材５４は鋼製のブロック体であり、全体として断面Ｌ字形状をなしている。具体的には、ベース部材５４は、台座部５６と、背板部５７とを有し、これらが一体に形成されている。台座部５６は、所定の高さを有するブロック状をなし、固定ブロック５１の下側部分を構成している。

背板部５７は、厚みＤ１を有し、型開閉方向において可動ブロック５２とは反対側の端部に配置されている。背板部５７は、台座部５６の上側を向いた面（以下、「上面５８」という。）から上方向に延び、固定ブロック５１の上側部分の一部を構成している。背板部５７の可動ブロック５２側を向いた面５９は、台座部５６の可動ブロック５２側を向いた面（以下、「合わせ面６１」という。）に対し、可動ブロック５２に向かう方向とは反対側に長さＤ２だけ後退した位置に配置されている。これにより、ベース部材５４には、その上下方向の途中の高さ位置から上端部に亘って、可動ブロック５２に向かう方向とは反対側に凹んだ凹部４９が形成されている。

銅板５５は、長さＤ２と同一の厚み（Ｄ２）を有する純銅製であり、ベース部材５４の凹部４９に対応する大きさ及び形状を有している。ここで、「純銅」とは、純度が１００％であるものに限らず、通常の精錬工程や製造工程において不可避的に混入される不純物を主成分（Ｃｕ）中に含有するものであってもよい。純銅としては、例えばタフピッチ銅、脱酸銅及び無酸素銅が挙げられる。

銅板５５は、ベース部材５４の凹部４９に組み込まれている。銅板５５が凹部４９に組み込まれた状態では、固定ブロック５１が全体として略直方体形状をなしている。ベース部材５４において台座部５６の上面５８は、銅板５５が載置される載置面となっている。これにより、ベース部材５４と銅板５５とは、隣接した状態で上下方向に並べて配置されており、ベース部材５４により銅板５５が支持されている。銅板５５が上面５８に載置された状態では、銅板５５の可動ブロック５２側を向いた面（以下、「合わせ面６２」という。）と、台座部５６の合わせ面６１とが上下方向において連続した面となっている。

銅板５５の厚み（長さＤ２）は、固定ブロック５１の厚みＤ３（すなわち、背板部５７の厚みと銅板５５の厚みとの合計）の４分の１以上であり、好ましくは２分の１以上である。本実施形態では、固定ブロック５１の厚みＤ３が５センチメートル、銅板５５の厚み（長さＤ２）が３センチメートルとなっている。

銅板５５は、ベース部材５４に組み込まれた状態で、ベース部材５４に対しネジ６３により固定されている。具体的には、ベース部材５４の背板部５７には、ネジ６３を挿通するための挿通孔６４が形成されている（図３（ａ）参照）。本実施形態では、複数個（本実施形態では２個）の挿通孔６４が上下方向に所定間隔をあけて並べて配置されている。また、銅板５５には、挿通孔６４に対応する位置に固定孔６５がそれぞれ形成されている。ベース部材５４においては、各挿通孔６４にネジ６３がそれぞれ挿通され、各ネジ６３が固定孔６５にそれぞれねじ込まれることにより、銅板５５がベース部材５４と一体化されている。

ベース部材５４の背板部５７には、位置合わせ用のピン６６が取り付けられており、銅板５５には、ピン６６に対応する位置に挿入孔６７が形成されている（図３（ａ）参照）。銅板５５をベース部材５４に取り付ける際には、ベース部材５４と銅板５５とをネジ止めする前にピン６６を挿入孔６７に挿入しておくことにより、ベース部材５４に対して銅板５５を位置決め可能になっている。

また、ベース部材５４（具体的には背板部５７）には、固定ブロック５１を固定型１１に取り付けるためのネジ孔６８が複数箇所（本実施形態では２箇所）に形成されている（図２（ａ）及び図３（ａ）参照）。ネジ孔６８は、背板部５７をその厚み方向（型開閉方向）に貫通している。ただし、銅板５５にはネジ孔６８は形成されていない。これらネジ孔６８に対し、固定型１１側に設けられた取付け部からネジ（図示略）が挿通されてねじ込まれることにより、固定型１１に固定ブロック５１が取り付けられている。

固定ブロック５１の可動ブロック５２側を向いた面（以下、「型合わせ面６９」という。）は、凹凸部７０を有している。具体的には、型合わせ面６９は、図２（ａ）に示すように、外周部分６９ａと、外周部分６９ａよりも内周側の内周部分６９ｂとを有している。外周部分６９ａは平坦面となっており、内周部分６９ｂに凹凸部７０が設けられている。

凹凸部７０は、凸部としての山部７１及び凹部としての谷部７２をそれぞれ多数有し、それら山部７１と谷部７２とが上下方向に交互に配置されている。本実施形態では、山部７１は外周部分６９ａの平坦面よりも突出しており、谷部７２は外周部分６９ａの平坦面と同じ高さになっている。本実施形態では、山部７１の高さが８ｍｍである。凹凸部７０は、山部７１及び谷部７２が交互に並べて配置されていることにより波形状をなしている。なお、凹凸部７０の形状はこれに限定されず、尖鋭状や矩形状等であってもよい。

山部７１及び谷部７２はそれぞれ、型合わせ面６９の幅方向に延び、かつ互いに平行になるように並べられている（図２（ａ）参照）。型合わせ面６９のうち幅方向の両端部７３、７４は、可動ブロック５２に当接される当接面となっており、この当接面の内側領域の略全体に凹凸部７０が配置されている。凹凸部７０により、型合わせ面６９の表面積が増大されている。

凹凸部７０は、図２（ａ）に示すように、型合わせ面６９のうち、ベース部材５４側の合わせ面６１に形成された鋼材凹凸部７６と、銅板５５側の合わせ面６２に形成された銅材凹凸部７７とを有している。型合わせ面６９には、これら鋼材凹凸部７６及び銅材凹凸部７７によって、上下方向に連続した波状が形成されている。ベース部材５４と銅板５５との境界７８は、鋼材凹凸部７６に複数個（本実施形態では３個）の山部７１が含まれる位置に設けられている。また、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、凹凸部７０のうち谷部７２ａの位置に境界７８が配置されている。

次に、可動ブロック５２の構成について説明する。なお、以下の可動ブロック５２の説明では、固定ブロック５１と同一の構成については記載を省略し、固定ブロック５１との相違点を中心に説明する。

可動ブロック５２は、ベース部材８１と、銅板８２とを備える。ベース部材８１は鋼製であり、固定ブロック５１のベース部材５４と同じく全体として断面Ｌ字形状をなしている。ベース部材８１は、台座部８３と背板部８４とを有し、これらが一体に形成されている。台座部８３及び背板部８４の構成については、固定ブロック５１のベース部材５４と同じである。ベース部材８１には固定ブロック５１と同じく凹部８６が形成されている。

銅板８２は、純銅製であり、基本的には固定ブロック５１の銅板５５と同じである。銅板８２の固定ブロック５１側を向いた面（以下、「合わせ面８７」という。）と、台座部８３の固定ブロック５１側を向いた面（以下、「合わせ面８８」という。）とは、上下方向において連続した面となっている。

なお、背板部８４の厚みＤ１、銅板８２の厚み（長さＤ２）、及び可動ブロック５２の厚みＤ３は固定ブロック５１と同じである。銅板８２は、固定ブロック５１と同じくベース部材８１に対し挿通孔８９及び固定孔９１を介してネジ９２により固定されている。これにより、銅板８２がベース部材８１と一体化されている。

可動ブロック５２の固定ブロック５１側を向いた面（以下、「型合わせ面９３」という。）には、固定ブロック５１に設けられた凹凸部７０に対応する形状の凹凸部９４が設けられている。なお、凹凸部７０、９４の形状によれば、固定ブロック５１がオス型のブロックであり、可動ブロック５２がメス型のブロックである。可動ブロック５２側の凹凸部９４は、固定ブロック５１側の凹凸部７０の谷部７２及び山部７１のそれぞれに対応する形状の山部９５及び谷部９６をそれぞれ多数有し、これら山部９５と谷部９６とが上下方向に交互に配置されている。

具体的には、図２（ｂ）に示すように、型合わせ面９３は、その幅方向の両方の外縁部９７、９８が平坦面となっている。型合わせ面９３には、外縁部９７、９８の内周側に、外縁部９７、９８の平坦面に対し固定ブロック５１とは反対側に凹んだ凹部９９が設けられている。凹部９９の外縁部９７、９８に対する深さは、固定ブロック５１の外周部分６９ａに対する山部７１の高さよりも長く、本実施形態では８．８ｍｍである。

凹部９９の底面７９は、平坦面からなる上側部分７９ａ及び下側部分７９ｃと、上下方向に見て上側部分７９ａと下側部分７９ｃとに挟まれた中間部分７９ｂとを有している（図２（ｂ）参照）。この中間部分７９ｂに凹凸部９４が配置されている。凹凸部９４において、山部９５及び谷部９６は、それぞれ型合わせ面９３の幅方向に延び、かつ互いに平行になるように並べられている。型合わせ面９３の外縁部９７、９８は、固定ブロック５１の外周部分６９ａに当接される当接面となっている。

凹凸部９４は、型合わせ面９３のうち、ベース部材８１側の合わせ面８８に形成された鋼材凹凸部３１と、銅板８２側の合わせ面８７に形成された銅材凹凸部３２とを有している。型合わせ面９３には、これら鋼材凹凸部３１及び銅材凹凸部３２によって、上下方向に連続した波形状が形成されている。ベース部材８１と銅板８２との境界３３は、凹凸部９４のうち谷部９６ａの位置に配置されている。このため、図４に示すように、固定ブロック５１側の境界７８と、可動ブロック５２側の境界３３とは、上下方向に見て２分の１ピッチ分のずれΔＬが生じている。また、固定ブロック５１の銅板５５と、可動ブロック５２の銅板８２とは、上下方向の長さが互いに異なっている。

本実施形態では、固定ブロック５１及び可動ブロック５２の上下方向の長さは共にＬ１であり、両者は同じである。これに対し、銅板５５、８２の長さは、固定ブロック５１側はＬ２であるのに対し、可動ブロック５２側はＬ３（＞Ｌ２）であり、可動ブロック５２の銅板８２の方が固定ブロック５１の銅板５５よりもずれΔＬだけ長くなっている（図３（ｂ）参照）。なお、固定ブロック５１の銅板５５の長さを、可動ブロック５２の銅板８２より長くしてもよい。また、ずれΔＬの大きさは、２分の１ピッチ分に限らず、２分の３ピッチ分又はそれより長くしてもよい。

図２、３の（ｂ）及び図４に示すように、可動ブロック５２には、ガス抜き通路２２内の溶湯の固化物をチルベント５０から取り出すための押出しピン３４が設けられている。

押出しピン３４（３４ａ〜３４ｄ）は、鋼製の棒状体であり、可動ブロック５２において複数箇所（本実施形態では４箇所）に設けられている（図２（ｂ）参照）。各押出しピン３４は、可動ブロック５２に形成された貫通孔３５にそれぞれ挿通されている。具体的には、各押出しピン３４ａ〜３４ｄは、上下方向に所定間隔をあけて並べて配置されている。各押出しピン３４ａ〜３４ｄのうち、押出しピン３４ａ、３４ｂは、銅板８２が配置されている領域に形成された貫通孔３５ａ、３５ｂにそれぞれ挿通されており、押出しピン３４ｃ、３４ｄは、ベース部材８１が配置されている領域に形成された貫通孔３５ｃ、３５ｄに挿通されている。

各貫通孔３５ａ〜３５ｄは、可動ブロック５２において型開閉方向に延びるように形成されており、可動ブロック５２を貫通している。詳しくは、図４に示すように、貫通孔３５ａは、ベース部材８１の背板部８４及び銅板８２に跨って形成されている。貫通孔３５ａは、凹凸部９４の谷部９６の底面で開放され、その開放部分に面する谷部９６に開口部３６が形成されている。なお、貫通孔３５ｂは貫通孔３５ａと同じであるため、その説明を省略する。

貫通孔３５ｃは、図３（ｂ）に示すように、ベース部材８１の台座部８３に形成されており、谷部９６の底面で開放され、その開放部分に面する谷部９６に開口部３６が形成されている。なお、貫通孔３５ｄは貫通孔３５ｃと同じであるため、その説明を省略する。各押出しピン３４が各貫通孔３５に挿通された状態では、各押出しピン３４の先端部の端面３７によって開口部３６が塞がれるように各押出しピン３４を配置可能になっている（図４参照）。型閉め状態では、押出しピン３４の端面３７はキャビティ１３の一部を構成している。

各押出しピン３４は、各貫通孔３５の内部を型開閉方向に移動可能にそれぞれ挿通されている。各押出しピン３４は、その基端側が押出板２６に取り付けられており、図示しない駆動装置の駆動により型開閉方向と同方向に移動可能になっている。

各貫通孔３５ａ〜３５ｄのうち、銅板８２が配置されている領域に形成された貫通孔３５ａ、３５ｂには、その内周部に、鋼製のブッシュ３８が取り付けられている。なお、図４には、各貫通孔３５のうち貫通孔３５ａのみを示している。ブッシュ３８は略円筒状をなし、貫通孔３５ａ、３５ｂの内周部の周面全体を取り囲むように配置されている。これにより、貫通孔３５ａ、３５ｂの内周面全体が、ブッシュ３８の外周面により覆われている。なお、貫通孔３５ａ、３５ｂが「下流側挿通孔」に相当し、ブッシュ３８が「筒体」に相当する。

チルベント５０に形成されているガス抜き通路２２は、ガスの流れ方向に沿って、最上流側の直線部分２２ａと、凹凸部７０、９４が形成された波状部分２２ｂと、最下流側の直線部分２２ｃとを有し、これら直線部分２２ａ、波状部分２２ｂ及び直線部分２２ｃが連続している（図４参照）。なお、図４中の黒塗り矢印はガスの流れ方向を示している。キャビティ１３から排出されるガスは、まず直線部分２２ａを通過し、その後、波状部分２２ｂに入り込み、最終的に直線部分２２ｃの最下流位置に設けられた開口部から外部へ排出される。チルベント５０には、固定ブロック５１と可動ブロック５２との型合わせ面に凹凸部７０、９４が設けられており、この凹凸部７０、９４によってガス抜き通路２２の通路表面積が増大されている。これにより、キャビティ１３からの高温の溶湯がガス抜き通路２２に入り込んだ場合に、凹凸部７０、９４によって溶湯の放熱が促進されるようになっている。

次に、上述したダイカスト装置１０を用いてアルミニウム製品の鋳造を行う際の作用について、図１及び図４を用いて説明する。

鋳造に際しては、まず、ダイカスト装置１０を型閉め状態にしてキャビティ１３を形成する。ダイカスト装置１０にはチルベント５０が取り付けられており、型閉め状態では、ダイカスト装置１０内に、キャビティ１３の下流からチルベント５０の内部を通って外部へ繋がるガス抜き通路２２が形成される。溶湯をスリーブ１６から湯口１５に押し出すと、湯道１７からキャビティ１３に溶湯が注入されるとともに、ガス抜き通路２２を通ってキャビティ１３内のガスが排出される。

溶湯は、キャビティ１３での形状転写精度を高めるために、通常、高流速（例えば、３０〜７０ｍ／秒程度の流速）でキャビティ１３に充填される。このため、キャビティ１３への溶湯の注入時には、キャビティ１３内のガスに加え、キャビティ１３に高速充填された溶湯が高温かつ高速でガス抜き通路２２に入り込むことが想定される。特に、ガス抜き通路２２のうち凹凸部７０、９４が形成された部分、より具体的には、凹凸部７０、９４における溶湯の入口部分（すなわち、波状部分２２ｂの最上流部）では、ガス抜き通路２２の形状が直線状から蛇行状に変化し、高速で流れ込む溶湯が凹凸部７０、９４の通路面に直接的に勢いよく衝突する。このため、ガス抜き通路２２の通路面の溶損が引き起こされやすい。

ここで、チルベント５０においては、型合わせ面６９、９３に設けた凹凸部７０、９４のうち溶湯の入口部分が、高硬度材料である鋼により形成されている。このため、波状部分２２ｂの通路面の強度が高く、高温かつ高速で波状部分２２ｂに入り込んだ溶湯によってガス抜き通路２２の溶損が進行するのを抑制することができる。また、凹凸部７０、９４のうち鋼により形成された部分（鋼材凹凸部７６、３１）の下流側には、高熱伝導率材料である純銅により形成された銅板５５が配置されている。このため、鋼材凹凸部７６、３１を通過することによってある程度温度及び流速が低下された溶湯は、続く銅板５５との接触により急速に冷却され、固化される。これにより、ガス抜き通路２２から外部へ溶湯が噴出することが抑制される。また、溶湯が銅板５５に接触する際には、鋼材凹凸部７６、３１との接触によって溶湯の温度及び流速の低下が促されているため、銅板５５（銅材凹凸部７７、３２）の溶損を抑制しつつ、溶湯の冷却を促進させることができる。

キャビティ１３に溶湯を注入してから所定の冷却期間が経過すると、キャビティ１３に導入された溶湯が固化して成形品となる。その後、可動型１２を固定型１１に対して離間させ、ダイカスト装置１０を型開き状態にする。この際、成形品は、可動型１２に付着したまま固定型１１から離間する方向へ移動する。その後、押出板２６を固定型１１側へ移動させることにより、可動型１２及び可動ブロック５２に取り付けた各押出しピン２７、３４がそれぞれ成形品に向けて突き出される。これにより、各押出しピン２７、３４によって成形品が可動型１２から固定型１１に向けて押し出され、成形品（ランナー及びオーバーフローが付いた状態の製品）が金型から取り出される。

以上詳述した本実施形態の構成によれば、以下の優れた効果が得られる。

ガス抜き通路２２に設けた凹凸部７０、９４のうち最上流部に、高硬度材料である鋼製の部材（ベース部材５４、８１）を配置し、最上流部よりも下流側に、比較的安価な高熱伝導率材料である純銅製の部材（銅板５５）を配置した。この構成によれば、凹凸部７０、９４のうち、キャビティ１３からの溶湯が直接的に勢いよく突き当たる入口部分については、高硬度である鋼製の部材を配置することによって、高温の溶湯の温度低下を促しつつ、ガス抜き通路２２の溶損を抑制することができる。また、凹凸部７０、９４の入口部分よりも下流側に、鋼よりも高熱伝導性である純銅からなる部材を更に配置することによって、鉄鋼形成部分を通過してある程度温度が低下し且つ流速が低下した溶湯を、今度は純銅製の部材により急速に冷却することができる。よって、上記構成によれば、安価な材料を用いながら、溶損を抑制でき、かつ冷却性能に優れたチルベント５０とすることができる。

可動ブロック５２の銅板８２とベース部材８１とに跨って形成された貫通孔３５ａの内周部にブッシュ３８を配置した。純銅は比較的安価な高熱伝導率材料である一方、機械的強度が十分に高くないというデメリットがある。そのため、銅板８２に設けた貫通孔３５ａのガス抜き通路側の開口部３６が、ガス抜き通路２２を流れる溶湯によって溶損が進行しやすいことが懸念される。また、押出しピン３４ａが繰り返し使用されることにより、貫通孔３５ａの内周面の損傷や劣化が促進されることも懸念される。これに対し、貫通孔３５ａの内周面にブッシュ３８を配置していることから、凹凸部９４の一部を純銅により形成した場合にも、その銅形成部分の損傷や劣化を抑制でき、耐久性を確保できる。

ベース部材５４、８１と銅板５５、８２との境界７８、３３が凹凸部７０、９４の谷部７２ａ、９６ａに位置するように固定ブロック５１及び可動ブロック５２を形成した。境界７８、３３を山部７１、９５に配置した場合、比較的脆弱な構造部分に境界７８、３３が配置されることによって境界部分の強度が低くなり、耐久性が低下するおそれがある。この点、上記構成によれば、溶湯の流れ方向に凹凸部７０、９４を異なる材料で形成した場合にも、凹凸部７０、９４の強度低下を抑制することができる。

固定ブロック５１及び可動ブロック５２を、鋼製のベース部材５４、８１の凹部４９、８６に銅板５５、８２を組み込み一体化することにより構成した。この構成によれば、銅板５５、８２の一方の板面（合わせ面６２、８７）を溶湯に接触させるようにしつつ、銅板５５、８２の他方の板面側に鋼製のベース部材５４、８１を配置することができる。これにより、銅板５５、８２によって溶湯の冷却を促進させつつ、固定ブロック５１及び可動ブロック５２の強度を十分に確保できる。

また、固定型１１及び可動型１２へのチルベント５０の取付けは、銅板５５、８２ではなく、ベース部材５４、８１（具体的には、背板部５７、８４）を利用して行うことができるため、チルベント５０のメンテナンス時や交換時に銅板５５、８２と取付け具（ネジ等）とが干渉するのを避けることができる。これにより、チルベント５０の製品寿命を長くできる。

また、固定ブロック５１及び可動ブロック５２の製造時には、ベース部材５４、８１の凹部４９、８６に銅板５５、８２を組み込み一体化すればよいため、２つの部材によって固定ブロック５１及び可動ブロック５２を構成する場合にも構造が複雑にならず、製造工程の複雑化を避けることができる。また、製造コストの低減を図ることができる点において好適である。

本発明は上記実施形態に限らず、例えば次のように実施されてもよい。

・上記実施形態では、ベース部材５４、８１と銅板５５、８２とを組み合わせることにより固定ブロック５１、可動ブロック５２をそれぞれ形成したが、固定ブロック５１及び可動ブロック５２は鉄鋼形成部分と銅形成部分とをそれぞれ有していればよく、上記実施形態の構成に限定されない。例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示すような構成を採用してもよい。なお、図５には、便宜上、可動ブロック５２のみを示したが、固定ブロック５１についても同様である。

図５（ａ）に示す例では、可動ブロック５２は、鋼製のベース部材８１と銅板８２とを備える点は上記実施形態と同じである。ただし、図５（ａ）に示す可動ブロック５２のベース部材８１は、台座部８３及び背板部８４に加え、背板部８４の上端部から固定ブロック５１側に向かって延びる天板部８５を更に備える点で上記実施形態と相違する。この場合、固定ブロック５１側から見て上下方向の中間位置に銅板８２が嵌め込まれており、銅板８２はその下部で台座部８３に当接し、上部で天板部８５に当接している。銅板８２は、ベース部材８１に対し型合わせ面９３とは反対側の面からネジ等により固定されている。図５（ａ）に示す可動ブロック５２においても、凹凸部９４のうち溶湯の入口部分については鋼製のベース部材８１により構成され、入口部分の下流側には銅板８２が配置されている。この構成によれば、優れた機械的強度及び冷却性能を実現しつつ、純銅の使用量を減らすことができ、低コスト化を図ることができる点で好適である。

図５（ａ）において、ベース部材８１は、背板部８４の幅方向の両端部から固定ブロック５１側に向かってそれぞれ延びる側板部を更に備えていてもよい。この場合、ベース部材８１は、型合わせ面９３において、外周部全域に対して内周部が凹んだ凹部を有する。この凹部に銅板８２を嵌め込むことにより、固定ブロック５１側から見て銅板８２の外周全体が鋼製のベース部材８１により囲まれるようにしてもよい。

図５（ａ）の実施形態において、図５（ｂ）に示すように、ベース部材８１（詳しくは台座部８３）と銅板８２との境界３３（すなわち、流れ方向の下流側の境界）だけでなく、ベース部材８１の天板部８５と銅板８２との境界３９（すなわち、流れ方向の上流側の境界）についても、その境界３９が凹凸部９４の谷部９６の位置に配置されるようにベース部材８１及び銅板８２を構成してもよい。この構成によれば、万が一、銅板８２が溶損した場合には、銅板８２をベース部材８１から取り外し、銅板８２の上下を反転してベース部材８１に再び嵌め込み可能であり、銅板８２を再利用することができる。

図５（ｃ）に示す例では、可動ブロック５２は、鋼製のベース部材が２つの部材によって構成されている点で上記実施形態と異なる。具体的には、図５（ｃ）に示すように、可動ブロック５２は、鋼製の背板８１ａと、鋼製の台座８１ｂと、銅板８２とを備える。背板８１ａは、その板面を型開閉方向に向けた状態で配置されている。台座８１ｂは、背板８１ａの板面のうち固定ブロック５１側の面に当接された状態で背板８１ａに並べて配置されている。銅板８２は、その板面を型開閉方向に向けた状態で配置され、固定ブロック５１とは反対側の板面を背板８１ａの板面に当接させた状態で、台座８１ｂの上面に載置されている。台座８１ｂ及び銅板８２は、ネジ等により背板８１ａに固定されている。この図５（ｃ）の可動ブロック５２によれば、各部材の形状を複雑にしなくて済み、各部材を製造しやすい点で好適である。

図５（ｄ）に示す例では、可動ブロック５２のベース部材８１は、台座部８３と背板部８４とを有する。この実施形態の可動ブロック５２は、背板部８４の板面のうち銅板８２に接する側の面に、銅板８２側に向けて突出する突出部８１ｃが設けられている。突出部８１ｃは、上下方向の異なる位置に複数（本実施形態では２個）設けられている。また、銅板８２には、背板部８４側の板面において、突出部８１ｃに対応する位置に挿通孔（図示略）がそれぞれ形成されている。これら挿通孔に対し突出部８１ｃがそれぞれ挿通されることにより、ベース部材８１に銅板８２を固定できるようになっている。すなわち、図５（ｄ）の可動ブロック５２では、突出部８１ｃを固定ピンとして利用する。これにより、ベース部材８１に銅板８２を固定する際にネジ等の取付け具を使用しなくて済み、外観がより良好なチルベント５０を得ることができる。

・上記実施形態のチルベント５０において、銅板５５、８２を配置した部分のうち、ガス抜き通路２２を構成しない部分、より具体的には、固定ブロック５１及び可動ブロック５２における幅方向の両端部を鋼製の部材により構成してもよい。具体的には、可動ブロック５２について、型合わせ面９３の外縁部９７、９８が鉄鋼材料により形成されるようにベース部材８１の形状を設計する。また、固定ブロック５１については、外縁部９７、９８に当接される部分が鉄鋼材料により形成されるようにベース部材５４の形状を設計する。この場合、より硬度の高い鉄鋼製の部材によって銅板５５、８２の周囲を補強することができ、チルベント５０の強度をより高くできる点で好適である。

・チルベント５０に冷却機構が設けられ、冷却機構によって溶湯の冷却を更に促進させる構成のチルベント５０に本発明を適用してもよい。冷却機構としては、例えば、可動ブロック５２の内部に流体通路を形成し、その流体通路内に流体（例えば冷却水）を循環させる構成を採用する。この場合、銅板５５、８２に加え、冷却機構により更に溶湯の冷却を促進させることができ、溶湯噴出の抑制をより一層図ることができる点で好適である。流体通路は、銅板８２に形成してもよいし、ベース部材８１に形成してもよい。銅板８２に流体通路を形成した場合、溶湯の冷却促進効果をより高めることができる。

・上記実施形態では、ベース部材５４、８１と銅板５５、８２との境界７８、３３が凹凸部７０、９４の谷部７２、９６に位置するように構成したが、境界７８、３３の位置はこれに限らず、山部７１、９５に位置するようにしてもよい。また、境界７８、３３のうちいずれか一方を谷部に配置し、他方を山部に配置してもよい。ただし、チルベント５０の凹凸部７０、９４の強度を十分に高くできる点で、境界７８、３３の両方を谷部７２、９６に配置することが好ましい。

・チルベント５０の大きさ及び形状は、チルベント５０を取り付けるダイカスト装置１０に設けられたチルベント用の収容溝２４、２５の大きさ及び形状に合わせて設定することができる。したがって、チルベント５０の上下方向の長さと幅方向の長さとの比や、厚み等は、上記実施形態において示した図１〜図３のものに限定されない。例えば、チルベント５０の上下方向の長さと幅方向の長さとの比を変更し、図２に示すチルベント５０よりも幅広又は幅狭としてもよい。

・上記実施形態では、金型やチルベント５０のベース部材５４、８１等を形成する鉄鋼として鋼を用いたが、ダクタイル鋳鉄等といったその他の鉄鋼を用いてもよい。

・上記実施形態では、固定ブロック５１をオス型とし、可動ブロック５２をメス型としたが、それとは逆に、固定ブロック５１をメス型とし、可動ブロック５２をオス型としてもよい。また、可動型１２に押出し機構２８が設けられ、可動ブロック５２に押出しピン３４及び貫通孔３５が設けられている構成について説明したが、固定型１１に押出し機構２８が設けられている場合もある。その場合には、固定ブロック５１に押出しピン３４及び貫通孔３５を設けるとよい。

・上記実施形態では、アルミニウム製の製品を製造するダイカスト装置１０に適用する場合について説明したが、アルミニウム以外の金属（例えば亜鉛、マグネシウム、鉛、錫、これらの合金等）を鋳造用金属とするダイカスト装置に本発明を適用してもよい。

１０…ダイカスト装置（金型装置）、１１…固定型、１２…可動型、１３…キャビティ、２２…ガス抜き通路（ガス通路部）、５０…チルベント、５１…固定ブロック（第１ブロック）、５２…可動ブロック（第２ブロック）、５４、８１…ベース部材（鉄鋼形成部分）、５５、８２…銅板（銅形成部分）、５６、８３…台座部。

Claims (5)

1. 第１ブロック及び第２ブロックを備え、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが並設されて組み合わされた型閉め状態から、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが離間された型開き状態へ動作可能なチルベントであって、
   前記第１ブロック及び前記第２ブロックは、鉄鋼により形成された鉄鋼形成部分と、純銅により形成された銅形成部分とをそれぞれ有し、
   前記型閉め状態において前記第１ブロックと前記第２ブロックとの間に形成され、金型のキャビティと外部とを連通して前記キャビティ内のガスを外部へ排出するガス通路部を備え、
   前記ガス通路部の通路面は、前記第１ブロック及び前記第２ブロックの互いの対向面において前記ガスの流れ方向に沿って山部と谷部とが交互に複数並べて配置された凹凸部を有し、
   前記凹凸部のうち、前記流れ方向の最上流部に前記鉄鋼形成部分が配置され、前記最上流部よりも下流側に前記銅形成部分が配置されている、チルベント。
2. 前記第１ブロック及び前記第２ブロックのうち一方のブロックに形成され、かつ前記ガス通路部に前記キャビティからの溶湯が導入されて固化することにより形成された固化物を前記型開き状態において前記一方のブロックから他方のブロックに向けて押し出す押出しピンが挿通される挿通孔を備え、
   前記挿通孔は、前記一方のブロックの内部に、前記他方のブロックとは反対側から前記ガス通路部に通じるように形成されており、
   前記挿通孔として、前記銅形成部分に孔の少なくとも一部が配置された下流側挿通孔を有し、
   前記下流側挿通孔の内周部に、鉄鋼により形成された筒体が配置されている、請求項１に記載のチルベント。
3. 前記凹凸部において前記鉄鋼形成部分と前記銅形成部分との境界が、前記凹凸部のうち前記谷部の位置に配置されている、請求項１又は２に記載のチルベント。
4. 前記鉄鋼形成部分は、前記対向面のうち前記流れ方向の下流部分が、前記第１ブロックと前記第２ブロックとが向き合う側とは反対側に凹む凹部を有するブロック状の鉄鋼からなるベース部材により形成されており、
   前記銅形成部分は、厚みが前記凹部の深さと同一である銅板により形成されており、
   前記第１ブロック及び前記第２ブロックのそれぞれは、前記銅板が前記凹部に配置されて前記ベース部材と前記銅板とが一体化されることにより形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のチルベント。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のチルベントと、
   前記型閉め状態において前記キャビティが形成される金型と、を備え、
   前記キャビティの下流側に前記チルベントが配置されている、金型装置。

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